基于GIS的岳陽市中心城區生態安全格局構建與城市增長管控

王志遠, 李欣, 蔣超, 唐艷麗, 廖建軍

基于GIS的岳陽市中心城區生態安全格局構建與城市增長管控

王志遠1,2, 李欣1,*, 蔣超3, 唐艷麗4, 廖建軍1,*

1. 南華大學, 建筑學院, 衡陽 421001 2. 湖南省健康城市營造工程技術研究中心, 衡陽 421001 3. 岳陽市自然資源和規劃局, 岳陽 414000 4. 長沙理工大學, 建筑學院, 長沙 410015

面對城市用地的急速擴張與城市人口迅速膨脹, 生態資源環境遭到較大程度破壞。構建生態安全格局是實現城市生態安全的基本保障和重要途徑。基于景觀安全格局理論, 對岳陽市中心城區水源、水質、雨洪、生境、植物、動物、歷史遺產、鄉土景觀和自然游憩九個關鍵生態過程進行識別, 以此構建綜合生態安全格局, 并劃定城市增長生態底線。結果顯示: 岳陽市綜合生態安全格局是由生態基質、生態廊道和生態斑塊所構成的完整的生態基礎設施, 其中生態基質面積為436.66km2、生態廊道面積為21.46km2、生態斑塊面積為215.00km2。研究可為岳陽市的城市建設發展和生態環境保護提供可靠依據與參考。

生態安全格局; 城市增長生態底線; GIS; 岳陽市中心城區

0 前言

黨中央十八大報告首次將“生態文明”納入到中國特色社會主義“五位一體”總體布局, 提升到國家發展戰略高度, 大力推進生態文明建設, 優化國土開發格局, 構建科學合理的生態安全格局, 努力建設美麗中國。由于城市化進程的加快以及不合理的資源開發, 洞庭湖地區面臨著巨大的資源環境壓力。岳陽市作為洞庭湖區域的重點城市, 開展生態安全格局研究, 進行城市空間發展管控具有重要的生態與經濟意義。

生態安全格局是城市或區域中所依賴的自然系統, 是人類持續獲得自然服務的基本保障, 是城市擴張和土地開發利用不可觸犯的剛性限制[1-3]。19世紀后半葉, 奧姆斯特德認為建立公園系統能對城市生態過程進行維護和調節[4]。但麥克哈格發現公園系統理論缺乏對區域生態和自然機制的深入探討, 于是提出了基于生態適宜性的系統生態研究方法[5-6]。1995年, 福爾曼發現了物種擴散和生態流運動等方面的問題, 為提高景觀規劃的效率性和系統性提出了基于斑塊—廊道—基底的景觀生態學研究模式[7-9]。隨后, 該理論受到廣泛認可并成為生態安全格局研究的基本思路。相較于國外, 我國的相關研究起步較晚但發展迅速。目前主要集中在格局的識別與構建領域[10-11]。例如蒙吉軍等通過對土地覆被、地質和社會數據的統計疊加判斷耕地、林地和草地的適應性, 對鄂爾多斯生態安全格局進行優化[12-13]。俞孔堅等采用GIS空間疊加分析, 在北京市的研究中分別建立水安全、地質災害、生物保護、文化遺產、游憩5個方面的生態安全格局[1,14]; 李紀宏等利用最小費用距離模型識別景觀要素的優先性, 對自然保護區進行功能分區和格局構建[15]。周銳等運用最小阻力模型模擬生態過程實現對平頂山新區的空間布局優化[3]。國內外學者對城市生態安全格局中的雨洪格局、動植物格局、歷史遺產格局有著大量的研究, 但鮮少考慮到水源、水質、生境、自然游憩和鄉土景觀這些要素。本文基于岳陽市大江大湖和歷史文化遺產豐厚的特點, 提出以水源、雨洪、水質、植物、動物、生境、自然游憩、歷史遺產和鄉土景觀共九個關鍵要素構建綜合生態安全格局, 以此劃定岳陽市建設用地增長的生態底線, 以期為岳陽市構建生態安全的國土空間格局提供參考。

1 研究區域與數據來源

1.1 研究區域

岳陽市位于長江中游城市群, 洞庭湖畔, 湖南東北部, 素稱湘北門戶。地處北緯28°25′33′′～29°51′ 00′′, 東經112°18′3′′～114°09′06′′之間。研究范圍為岳陽市中心城區, 面積1161平方公里。截至2018年年末, 中心城區人口數為133.91萬人。岳陽交通極為便利, 長江、京廣鐵路、京廣高鐵、京港澳高速公路、杭瑞高速公路等國家交通主動脈在市區交織成網。區內地形為洞庭湖平原, 周邊為過渡性環湖淺丘地帶; 該地段水系發達, 湖泊星羅棋布, 其中東洞庭湖是洞庭湖泊群落中最大最完好的天然季節性湖泊; 區內植被種類繁多, 野生動物資源豐富, 現存有多種國家一級、二級野生保護動植物。

1.2 數據來源

研究區2018年遙感數據采用Landsat8影像(地理空間數據云), 云量低于5%, 將3、4和5波段組合, 分辨率為30 m。高程數據采用SRTM DEM數據產品(地理空間數據云), 分辨率為30 m, 坡度數據采用ArcGIS10.2軟件進行表面分析得到。水文氣象數據來源于中國氣象科學數據共享服務網, 時間范圍為2018年1月—2018年12月。結合研究區情況, 將土地利用分為湖泊、河流、內湖、濕地、水庫、坑塘、水渠、鐵路、道路、林地、耕地、自然斜坡、園地、花圃、建設用地、露巖地、空地、坑塘、河堤等19類。

2 研究方法

2.1 土地利用特征分析

土地利用轉移矩陣可反應某一區或某一時段期初和期末各類面積之間相互轉化的動態過程, 本研

究采用土地利用轉移矩陣分析岳陽市土地利用變化特征[16]。其數學表達形式為:

式中:代表面積,為研究期初與研究期末的土地利用類型,為土地利用的類型數。

2.2 生態安全格局構建

基于景觀安全格局理論與岳陽市特點, 本文的研究方法重點在于如何構建水源、雨洪、水質、生境、植物、動物、歷史遺產、鄉土景觀、自然游憩共計9個關鍵性的生態過程[17], 然后通過綜合疊加得到岳陽市生態安全格局(圖1)。

2.2.1 水源、水質安全格局構建

SCS徑流曲線數法可用于估算徑流和洪峰流量[18-19], 能反映土壤類型、不同土地利用方式及前期土壤含水量對降雨徑流的影響, 水量平衡方程:

(2)

式中: P代表降雨量, F代表該流域的實際入滲量,I代表徑流產生前植物栽留、初滲和填注蓄水構成的流域初損, Q代表實際徑流量。

運用ArcGIS10.2軟件, 計算岳陽市中心城區各流域徑流量, 并重分類為高、中、低三種水平的水源安全格局。同理, 得出水質安全格局中各流域污染源的水質控制體積, 并劃分植被緩沖帶。

2.2.2 雨洪安全格局構建

(1)計算暴雨積水量

識別暴雨淹沒區需要計算不同暴雨強度下每個流域的暴雨積水量, 根據岳陽市暴雨強度計算公式:

=[167A(1+c*lg)]·[(+b)]-1(3)

式中:為降雨重現期, A=9.0284,c=0.184568,b= 6.0,=0.6347-0.04821lg, 得到岳陽市10年一遇12小時、10年一遇24小時、20年一遇24小時的降雨深度。

(2)GIS“無源淹沒”分析

借助DEM數據, 利用ArcGIS10.2中的3D Analysis模塊中的“無源淹沒”分析, 得出每個積水區中特定積水量下積水高程, 然后將凡是低于給定積水水位高程的區域皆計入潛在蓄澇區。

2.2.3 生境安全格局構建

生境安全格局構建主要分為生態源地識別和適宜性評價兩部分。根據土地覆蓋類型, 篩選出面積大于1 km2的具有保水功能的自然林地、耗水量較大的耕地與具有凈水作用的濕地作為生態源地。適宜性評價首先基于岳陽市的特點選取評價因子, 然后根據其對生境的影響程度進行分級, 并通過專家打分和層次分析法確定各評價因子的權重(表1)。

圖1 岳陽市生態安全格局總體研究框架

Figure 1 Overall research framework of Ecological security pattern in Yueyang City

表1 保水生境、耗水生境、凈水濕地生境的適宜性評價因子

2.2.4 植物安全格局構建

通過選定指示物種作為生態源是研究植物安全格局的有效做法之一[20-21]。本文在基于俞孔堅[22-23]等人的研究基礎上及岳陽市特點, 選擇的植物安全格局指示物種為旱柳、樟樹、香椿、杜英、水稻、橘樹和蘆葦(表2)。

2.2.5 動物安全格局構建

(1)源地識別

依據指示物種相關研究[24]與岳陽市實際情況, 動物安全格局指示物種定為大白鷺和黃鼬。通過對大白鷺和黃鼬的棲息地進行適宜性分析(表3), 篩選出最適宜的斑塊作為該物種空間運動的生態源。

2011年，路虎攬勝極光的亮相幾乎讓所有人感到詫異。它的確是一輛擁有較高離地間隙，具有一定全地形能力的路虎汽車，但它卻在造型方面明顯為路虎開辟了另一個設計方向。作為攬勝家族最為年輕，也是最為輕巧的成員，它流線型的車身輪廓、外擴的輪拱以及層次感極其強烈的車頭造型讓兩會品牌在一瞬間就洗盡鉛華，擁有了踏上時尚T臺的潛質。

(2)阻力面的構建—MCR模型

模型的內涵是代表空間表面中的每一點運動到源地間的最小阻力[25-27]。計算公式:

式中D表示物種從源運動到空間某一點所穿越景觀面的空間距離;表示景觀對某物種運動的阻力。

表2 植物安全格局的適宜性評價因子

表3 動物安全格局的適宜性評價因子

阻力因子選擇土地覆被類型作為影響因子, 根據各類土地受人類活動的干擾強度, 依據土地覆被類型進行阻力賦值, 從而建立動物生態源地擴張阻力表[28-29]。

(3)生態廊道的構建

根據構建的阻力面, 對每個源到其他源的成本距離和成本路徑進行分析, 得到最小的成本路徑, 集成這些路徑就可得到該生態過程的生態廊道[30]。

2.2.6 歷史遺產、鄉土景觀、自然游憩安全格構建

(1)源地識別

歷史遺產源為具有塑造岳陽歷史的建筑或者工程, 鄉土景觀為岳陽市在生態、地理或文化上具有重要性的自然景觀, 自然游憩為人在景觀中的主動體驗過程[31]。源地的選擇標準包括資源豐富度、可視性等要素[32]。借助GIS分析工具, 分別對區域內歷史遺產資源、鄉土景觀資源和游憩趣味豐富的點進行篩選, 然后選擇出在土地覆蓋類型和自然地貌相對豐富的高趣味點; 接著對選擇出的高趣味點進行可達性分析, 篩選出可達性較高的高趣味點; 將以上分析得出的高趣味點分別與現狀已有劃分的資源點進行疊加, 最終選擇出歷史遺產、鄉土景觀、自然游憩生態源地。

研究方法同上文類似, 歷史遺產、鄉土景觀、自然游憩安全格局的阻力因子選取如下(表4)。

3 結果與分析

3.1 土地利用變化特征

2000年岳陽市中心城區建設用地面積為76.57 km2, 生態用地(包括林地、草地、水域)面積為674.60 km2。至2010年建設用地面積為112.96 km2, 生態用地面積為656.19 km2。2000-2010年建設用地增加36.39 km2, 生態用地減少18.41 km2。至2018年建設用地面積為140.20 km2, 生態用地面積為637.71 km2。2010-2018年建設用地增加27.24 km2, 生態用地減少18.48 km2。可見隨著經濟社會和城鎮化快速發展, 建設用地增長較快, 大量生態用地被占用, 威脅生態安全。因此，構建生態安全格局, 劃定建設用地增長生態底線迫在眉睫(圖2)。

3.2 單一生態安全格局構建

3.2.1 水源安全格局

低水平安全格局為7個水源保護區共計51.4 km2、8個內湖共計53.25 km2及17條主要徑流共計132.44 km2; 中水平安全格局在此基礎上增加了大水源調蓄坑塘1829個共計10.4 km2; 高水平安全格局則更進一步增加了小水源調蓄坑塘4898個共計16.6 km2(圖3a)。

表4 歷史遺產、鄉土景觀、自然游憩安全格局的阻力表

圖2 岳陽市中心城區土地利用變化特征: 2000年土地利用圖(a)、2010年土地利用圖(b)和2018年土地利用圖(c)

Figure 2 Characteristics of land use change in the central City of Yueyang: land use map (a) in 2000, land use map (b) in 2010 and land use map (C) in 2018

3.2.2 雨洪安全格局

低水平安全格局為6個核心蓄澇區共計112.08 km2及8個內湖共計53.25 km2; 中水平安全格局則是增加了17大泄澇徑流共計132.44 km2; 高水平安全格局增加了滯澇坑塘, 其中一級滯澇坑塘999個共計4.6 km2、二級滯澇坑塘2253個共計7.75 km2、三級滯澇坑塘2128個共計6.38 km2(圖3b)。

3.2.3 水質安全格局

低水平安全格局為8大內湖的植被緩沖帶, 寬度在80 m以上; 中水平安全格局為17大徑流的植被緩沖帶, 其中一級寬度在80 m以上、二級寬度在30 m以上、三級寬度在10 m以上; 高水平安全格局為城市面源污染凈化坑塘1051個共計1.93 km2、農業面源污染凈化坑塘1571個共計4.91 km2(圖3c)。

3.2.4 生境安全格局

將識別出的保水、耗水、凈水濕地三類生境與林地、耕地、濕地保護邊界線相交, 區域內重點林地、耕地與濕地基本都在生態源地范圍內。林地主要包括枇杷山林30.09 km2、黃茆山林33.92 km2、筆架山5.7 km2、陀鶴山7.14 km2、君林山1.13 km2、甄筆山林5.03 km2、黃毛大山林27.15 km2、風雨山林7.56 km2、龍山6.49 km2、格石嶺8.13 km2; 耕地主要包括龍灣河農田41.81 km2、趕山梯田3.81 km2、君山特色田地73.32 km2; 君山濕地13.05 km2、麻塘大堤1.4 km2、白泥湖濕地10.94 km2、松陽湖濕地1.7 km2; 據統計分析, 17個大型林地、耕地、濕地保護區與生態源地的生態面積擬合度達到79.5%, 說明生態源地識別結果較為精準可靠。隨后對三類生境進行適宜性分析, 疊加得到生境安全格局(圖3d), 包括河渠濕地生境網絡、5片保水林地生境、9個大型濕地斑塊。

3.2.5 植物安全格局

植物安全格局由各植被的適宜性分析綜合疊加得到, 其核心要素包含6個主要水土保持林共計39.88 km2、10個主要環境保護林共計115.75 km2、6個主要水源涵養林共計98 km2、9個主要風景林共計205.21 km2、5個水土保持林共計176.66 km2、3個主要園地共計29.95 km2、8個主要濕地共計38.16 km2(圖3e)。

3.2.6 動物安全格局

動物安全格局由大白鷺安全格局和黃鼬安全格局疊加得到, 其中西部湖泊濕地核心棲息地和東部山地核心棲息地為自然條件最好的鄉土棲息地, 重要性次之的便是連接兩大棲息帶的主要生物遷徙廊道(圖3f)。

3.2.7 歷史遺產安全格局

將識別出的歷史遺產高趣味點與岳陽市現存歷史遺產資源進行對比。生態源地內共包含岳陽樓、岳陽文廟在內的遺址遺跡55處, 建筑及設施景觀269處, 歷史遺產資源分布面積與生態源地面積擬合度達到75.5%, 說明識別結果較為可靠。根據歷史遺產安全格局構建結果, “湖山遺產文化帶”、“古城環廊”、“內城環廊”、“鷹咀山遺產環廊”及“君山島環廊”是最重要、最需要維護的景觀廊道(圖3g)。

3.2.8 鄉土景觀安全格局

將識別出的鄉土景觀高趣味點與岳陽市現存鄉土景觀資源進行對比。生態源地內共包含茶基魚塘、山塘田埦在內的農業景觀、山水文化景觀等共97處, 鄉土景觀資源分布面積與生態源地面積擬合度達到67.7%, 說明識別結果較為可靠。根據鄉土景觀安全格局識別格局, “君山生態茶莊體驗環廊”、“驛道文化鄉土廊”、“湖樓大觀鄉土文化帶”、“江湖遺址鄉土文化帶”和“湖山野趣鄉土文化帶”是維護鄉土景觀安全格局的重點(圖3h)。

3.2.9 自然游憩安全格局

將識別出的自然游憩高趣味點與岳陽市現存自然游憩資源進行對比。生態源地涵蓋岳陽市中心城區中90.2%的濕地、河道與水庫、田地和山體, 說明游憩資源的識別結果較為可靠。根據自然游憩安全格局識別結果, “君山濕地游憩環廊”、“湖濱—南湖—吉家湖—洋溪湖濱游憩帶”、“黃茆山—南湖港汊—芭蕉湖—松陽湖—白泥湖—洋溪湖親湖游憩帶”、“龍灣河—琵琶山—陀鶴山山林風景游憩帶”是維護自然游憩格局的關鍵(圖3i)。

3.3 綜合生態安全格局構建

水源、雨洪、水質、生境、植物、動物、歷史遺產、鄉土景觀和自然游憩共9個生態過程被認為在綜合生態安全格局的構建時具有等同的重要性, 因而被賦予相同的權重進行疊加[1,32]。岳陽市綜合生態安全格局是由生態基質、生態廊道和生態斑塊所構成的完整的生態基礎設施, 其中生態基質面積共計436.66 km2(主要分布在岳陽市西北部的君山島附近、東北部的筆架山附近、東南部的枇杷山和黃茆山附近)、生態廊道面積共計21.46 km2(主要為山水之間的通廊、徑流沿岸的風光帶和遺址景點之間的文化廊, 大部分分布在岳陽市中部)、生態斑塊面積共計215.00 km2(主要為湖泊、水庫和坑塘, 包括芭蕉湖、白泥湖、東風湖、南湖等大型內湖)。

3.4 城市建設用地增長生態底線

城市建設用地增長生態底線的概念來源于通過劃定UGB來管控城市蔓延的思想, 是指在地理空間上明確的劃分出一條紅線, 通過界限內外的差異化的管制措施與政策調節對城市發展的方向、時序、空間位置、數量、速度以及形態進行綜合控制與引導, 從而保證城市基本的生態服務不受侵犯[4,33]。根據劃定結果顯示, 岳陽市共計684.97 km2的生態用地納入生態底線范圍之內。生態底線范圍內用地的建設開發, 應嚴格遵循該用地地塊的控制指標, 原則上要禁止建設準入功能以外的建(構)筑物。但并非是一刀切地禁止所有建設活動, 而是有條件地允許民生項目、生態保護和修復類項目、休閑農業和生態旅游配套服務設施等項目的建設, 以支持底線內居民的生活。

由于城市發展面臨著一定的不確定性, 如流動人口管理、產業結構轉型、集體建設用地整治、公共服務供給等方面具有相當的復雜性。因此, 在生態底線之外應預留一定的生態用地, 以容納未來的城鎮化發展變化。同時, 對底線之外的城市開發空間也應實行分級分區的管控策略, 對各類建設項目準入實施差異化的引導。從生態底線的劃定方法上來看, 采用生態安全格局提取生態用地的方法有助于為劃線提供空間依據。但生態底線的劃定仍需要引入其他的約束性條件或依據, 如國土空間規劃成果與絕對禁建要素, 因為這些條件往往對生態底線的劃定具有更大的決定作用。底線范圍應與其他規劃內容統籌協調。

圖3 岳陽市各單一生態安全格局構建: 水源安全格局圖(a)、雨洪安全格局圖(b)、水質安全格局圖(c)、生境安全格局圖(d)、植物安全格局圖(e)、動物安全格局圖(f)、歷史遺產安全格局圖(g)、鄉土景觀安全格局圖(h)和自然游憩安全格局圖(i)

Figure 3 Construction of a single ecological security pattern in Yueyang City: water source security pattern (a), the rain flood security pattern (b), water quality security pattern (c), habitat security pattern (d), plant security pattern (e) ), animal safety pattern (f), historical heritage safety pattern (g), rural landscape safety pattern (h) and natural recreation safety pattern (i)

4 討論

岳陽市的生態安全格局研究可合理評估城市資源環境承載力, 最優化城市開發建設空間, 但在空間管控上層次性不足。對比國內已有研究發現, 周銳等[3]提出低中高三個水平的生態安全格局, 并對平頂山新區提出了城鎮增長的彈性邊界與剛性邊界; 余珮珩等[2]對云南杞麓湖流域劃分了一、二、三級生態保護紅線范圍。究其原因, 一方面是因為在關鍵生態要素的選取上覆蓋面較廣, 橫向上超過了大部分相關研究的要素數量, 使得研究更具有科學性與客觀性。另一方面則是因為我國生態紅線的概念、管理與實踐仍不成熟。雖然利用生態紅線來保護重要生態功能區、生態敏感區和生態脆弱區已在我國進行了大量的研究與實踐。但由于管理上缺乏統一規劃, 規劃區的交叉重疊以及法律制度的不完善, 仍舊出現了資源環境承載力與城市建設發展不匹配的情況。

圖4 岳陽市綜合生態安全格局圖

Figure 4 Comprehensive ecological security pattern of Yueyang City

未來的生態安全格局研究可與國土空間規劃工作相結合。在空間開發方面, 可充分發揮資源評價能力構建高效率空間, 最高限度地發揮城市和工業的集聚效益, 最低限度地保護生態環境。在綜合整治方面, 可通過識別關鍵性生態過程, 針對性修復局部地區國土空間功能退化和質量下降等問題, 恢復該區活力。

5 結論

本研究基于岳陽市中心城區土地利用變化特征, 通過構建水源、雨洪、水質、生境、植物、動物、歷史遺產、鄉土景觀和自然游憩安全的九種關鍵生態過程, 綜合疊加形成了岳陽市的生態安全格局, 并劃定生態底線管控城市空間增長。共得出結論如下:

1)岳陽市中心城區建設用地快速擴張, 大量生態用地被侵蝕。2000-2018年岳陽市中心城區建設用地共計新增63.63 km2, 占研究區土地面積的5.48%; 生態用地共計縮減36.89 km2, 占研究區土地面積的3.18%。

2)岳陽市綜合生態安全格局中共計得到684.97 km2的生態用地。其中生態基質面積占研究區土地面積的37.97%, 生態廊道面積占研究區土地面積的1.87%,生態斑塊面積占研究區土地面積的18.70%, 主要分布在岳陽市西北部的君山島、東部的山體、各大水域及山水之間的通廊等區域。

圖5 城市建設用地增長生態底線圖

Figure 5 Ecological bottom line map of urban construction land growth

3)岳陽市生態安全格局的研究確定了生態基質、生態廊道和生態斑塊的空間分布情況, 并提出了相應的管控對策。該研究不僅能為岳陽市生態用地空間的保護提供指導, 而且能為未來國土空間規劃中“三區三線”的劃定提供參考。

4)通過科學合理的空間格局設計, 生態安全格局可以在最大程度的保障城市中重要、脆弱與敏感的生態區以及生態廊道。因此, 岳陽市生態安全格局研究可為同“大江大湖、山水相依”類型城市的生態保護、生態區劃分、生態紅線范圍及生態安全格局構建等提供現實指導。

[1] 俞孔堅, 王思思, 李迪華, 等. 北京市生態安全格局及城市增長預景[J]. 生態學報, 2009, 29(3): 1189–1204.

[2] 余珮珩, 馮明雪, 劉斌, 等. 顧及生態安全格局的流域生態保護紅線劃定及管控研究—以云南杞麓湖流域為例[J]. 湖泊科學, 2020, 32(1): 89–99.

[3] 周銳, 王新軍, 蘇海龍, 等. 基于生態安全格局的城市增長邊界劃定—以平頂山新區為例[J]. 城市規劃學刊, 2014(4): 57–63.

[4] 趙晶, 朱霞清. 城市公園系統與城市空間發展—19世紀中葉歐美城市公園系統發展簡述[J]. 中國園林, 2014, 30(9): 13–17.

[5] YANG Bo, LI Shujuan. Blending project goals and performance goals in ecological planning: Ian McHarg’s contributions to landscape performance evaluation[J]. Socio-Ecological Practice Research,2019,1(3/4): 209–225.

[6] KATHERINE L. Building and innovating upon McHarg’s ecological survey: the Texas case[J]. Socio-Ecological Practice Research, 2019, 1(3/4): 283–296.

[7] 焦勝, 韓靜艷, 周敏, 等. 基于雨洪安全格局的城市低影響開發模式研究[J]. 地理研究, 2018, 37(9): 1704–1713.

[8] GIANNI F, PIER L P, DANILO D. Functional models and extending strategies for ecological networks[J]. Applied Network Science, 2017, 2(1), doi: 10.1007/s41109-017- 0032-5.

[9] JANINA B, ANDRZEJ M, et al. Floral biodiversity of allotment gardens and its contribution to urban green infrastructure[J]. Urban Ecosystems, 2017, 20(2): 323–335.

[10] 彭建, 趙會娟, 劉焱序, 等. 區域生態安全格局構建研究進展與展望[J]. 地理研究, 2017, 36(3): 407–419.

[11] 葉鑫, 鄒長新, 劉國華, 等. 生態安全格局研究的主要內容與進展[J]. 生態學報, 2018, 38(10): 3382–3392.

[12] 蒙吉軍, 燕群, 向蕓蕓. 鄂爾多斯土地利用生態安全格局優化及方案評價[J]. 中國沙漠, 2014, 34(2): 590–596.

[13] 蒙吉軍, 趙春紅, 劉明達. 基于土地利用變化的區域生態安全評價—以鄂爾多斯市為例[J]. 自然資源學報, 2011, 26(4): 578–590.

[14] 俞孔堅, 喬青, 李迪華, 等. 基于景觀安全格局分析的生態用地研究—以北京市東三鄉為例[J]. 應用生態學報, 2009, 20(8): 1932–1939.

[15] 李紀宏, 劉雪華. 基于最小費用距離模型的自然保護區功能分區[J]. 自然資源學報, 2006, 21(2): 217–224.

[16] 吳琳娜, 楊勝天, 劉曉燕, 等. 1976年以來北洛河流域土地利用變化對人類活動程度的響應[J].地理學報, 2014, 69(1): 54–63.

[17] KONG F H, YIN H W, NAKAGOSHI N, et al. Urban green space network development for biodiversity conservation: Identifi-cation based on graph theory and gravity modeling. Landscape and Urban Planning, 2010, 95(1/2): 16–27.

[18] RAO K N. Analysis of surface runoff potential in ungauged basin using basin parameters and SCS-CN method[J]. Applied Water Science, 2020, 10(1): 94–11.

[19] KHALID C, MIMOUN K, ABDELHAQ L, et al. Runoff modeling of Sebou watershed (Morocco) using SCS curve number method and geographic information system[J]. Modeling Earth Systems and Environment, 2016, 2(3): 1–8.

[20] 關文彬, 謝春華, 馬克明, 等. 景觀生態恢復與重建是區域生態安全格局構建的關鍵途徑[J]. 生態學報, 2003, 23(1): 64–73.

[21] 吳健生, 張理卿, 彭建, 等. 深圳市景觀生態安全格局源地綜合識別[J]. 生態學報, 2013, 33(13): 4125–4133.

[22] 俞孔堅, 王思思, 李迪華, 等. 北京城市擴張的生態底線—基本生態系統服務及其安全格局[J]. 城市規劃, 2010, 34(2): 19–24.

[23] 俞孔堅. 生物保護的景觀生態安全格局[J]. 生態學報, 1999, 19(1): 3–5.

[24] 段學花, 王兆印, 余國安. 以底棲動物為指示物種對長江流域水生態進行評價[J]. 長江流域資源與環境, 2009, 18(3): 241–247.

[25] LI Sucui, XIAO Wu, ZHAO Yanling, et al. Incorporating ecological risk index in the multi-process MCRE model to optimize the ecological security pattern in a semi-arid area with intensive coal mining: A case study in northern China[J]. Journal of Cleaner Production, 2020, 247: 1–16.

[26] 施益軍, 翟國方, 周姝天, 等. 多生態安全格局下的國土綜合適宜性評價—以淮北市為例[J]. 生態經濟, 2020, 36(2): 97–103.

[27] 張麗芳, 冉丹陽, 張鑫, 等. 基于GIS的北部灣經濟區生態安全格局構建與評價[J]. 生態科學, 2019, 38(4): 202–208.

[28] FU Yangjun, SHI Xueyi, HE Juan, et al. Identification and optimization strategy of county ecological security pattern: A case study in the Loess Plateau, China[J]. Ecological Indicators, 2020, 112, doi: 10.1016/j.ecolind.2019.106030

[29] LU Xingchang, ZHANG Jiquan, LI Xiaozhen. Geographical information system-based assessment of ecological security in Changbai Mountain region[J]. Journal of Mountain Science, 2014, 11(1): 86–97.

[30] 師鵬飛, 李爽, 姜虎生, 等. 沈撫新城生態安全格局的構建[J]. 生態科學, 2020, 39(2): 41–49.

[31] 李偉, 俞孔堅. 世界文化遺產保護的新動向—文化線路[J]. 城市問題, 2005(4): 7–12.

[32] 俞孔堅, 李迪華, 劉海龍, 等. 基于生態基礎設施的城市空間發展格局—“反規劃”之臺州案例[J]. 城市規劃, 2005(9): 76–80.

[33] 婁偉, 潘家華. “生態紅線”與“生態底線”概念辨析[J]. 人民論壇, 2015(36): 31–33.

Construction of ecological security pattern and urban growth control based on GISof central district in Yueyang

WANG Zhiyuan1,2, LI Xin1,*, JIANG Chao3, TANG Yanli4, LIAO Jianjun1,*

1. School of Architecture, University of South China, Hengyang 421001 2. Hunan Healthy City Construction Engineering Technology Research Center, Hengyang 421001 3. Natural Resources and Planning Bureau of Yueyang City, Yueyang 414000 4. School of Architecture, Changsha University of Science and Technology, Changsha 410015

With the rapid growth of urban land utilization and urban population, ecological resources and environment are destroyed to a great extent.The construction of an ecological security pattern is the basic guarantee and important way to achieve urban ecological security.Based on the theory of landscape security pattern, nine key ecological processes of water source, water quality, rainwater, habitat, plants, animals, historical heritage, vernacular landscape and natural recreation were identified in the central urban area of Yueyang, this project delineates the city the growth boundary of construction land through building an comprehensive ecological security pattern. The results show that the comprehensive ecological security pattern of Yueyang is a complete ecological infrastructure composed of ecological substrates, ecological corridors and ecological patches, including an ecological substrate area of 436.66 km2, an ecological corridor area of 21.46 km2, and an ecological patch area of 215.00 km2.Therefore, the research can provide reliable foundation and reference for the urban construction and ecological environment protection ofYueyang.

ecological security pattern; the bottom line of urban growth ecology; GIS; the central district of Yueyang city

10.14108/j.cnki.1008-8873.2022.04.007

TU984; X826

A

1008-8873(2022)04-049-11

2020-08-10;

2020-09-15

湖南省社會科學基金項目“基于生態優先的洞庭湖地區城鎮空間規劃管控研究”(18YBQ106)

王志遠(1985—), 男, 湖南湘潭人, 博士, 講師, 主要從事城鄉空間規劃研究, E-mail: wzhiyuan2005@yeah.net

通信作者:李欣(1997—), 女, 湖北仙桃人, 碩士, 主要從事城鄉規劃研究, E-mail: 704546692@qq.com

廖建軍(1965—), 女, 湖南寧鄉人, 碩士, 教授, 主要從事生態規劃研究, E-mail: 596002610@qq.com

王志遠, 李欣, 蔣超,等. 基于GIS的岳陽市中心城區生態安全格局構建與城市增長管控[J]. 生態科學, 2022, 41(4): 49–59.

WANG Zhiyuan, LI Xin, JIANG Chao, et al. Construction of ecological security pattern and urban growth control based on GIS- a case study of central district in Yueyang[J]. Ecological Science, 2022, 41(4): 49–59.